2018-2019-1-20165221&20165225 《信息安全系統設計》實驗五：通訊協議設計
阿新 • • 發佈：2018-12-16
sock ont break 安裝 ngs return 隨機 工具 usr
2018-2019-1-20165221&20165225 《信息安全系統設計》-實驗五：通訊協議設計
OpenSSL學習：
簡介：
OpenSSL是為網絡通信提供安全及數據完整性的一種安全協議，囊括了主要的密碼算法、常用的密鑰和證書封裝管理功能以及SSL協議，並提供了豐富的應用程序供測試或其它目的使用。
OpenSSL是一個強大的安全套接字層密碼庫，Apache使用它加密HTTPS，OpenSSH使用它加密SSH，但是，你不應該只將其作為一個庫來使用，它還是一個多用途的、跨平臺的密碼工具。
基本功能
- OpenSSL整個軟件包大概可以分成三個主要的功能部分：
密碼算法庫 SSL協議庫 應用程序
OpenSSL的目錄結構自然也是圍繞這三個功能部分進行規劃的。
輔助功能
BIO機制是OpenSSL提供的一種高層IO接口，該接口封裝了幾乎所有類型的IO接口，如內存訪問、文件訪問以及Socket等。這使得代碼的重用性大幅度提高，OpenSSL提供API的復雜性也降低了很多。OpenSSL對於隨機數的生成和管理也提供了一整套的
解決方法和支持API函數。隨機數的好壞是決定一個密鑰是否安全的重要前提。OpenSSL還提供了其它的一些輔助功能，如從口令生成密鑰的API，證書簽發和管理中的配置文件機制等等。
任務一： Linux下的OpenSSL的安裝與測試
任務要求
在Ubuntu中完成 http://www.cnblogs.com/rocedu/p/5087623.html中的作業。
操作過程
- 安裝指令：
./config
make
make test
sudo make install
- 編寫測試代碼：
#include <stdio.h>
#include <openssl/evp.h>
int main(){
OpenSSL_add_all_algorithms();
return 0;
}
任務二：混合密碼系統防護
任務要求：
在Ubuntu中實現對實驗二中
wc服務通過混合密碼系統進行防護,提交測試截圖
- 混合系統防護體系圖：
- 服務器端代碼
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <errno.h> #include <string.h> #include <sys/types.h> #include <netinet/in.h> #include <sys/socket.h> #include <sys/wait.h> #include <unistd.h> #include <arpa/inet.h> #include <openssl/ssl.h> #include <openssl/err.h> #include <openssl/evp.h> #define MAXBUF 1024 int main(int argc, char **argv) { int sockfd, new_fd; socklen_t len; struct sockaddr_in my_addr, their_addr; unsigned int myport, lisnum; char buf[MAXBUF + 1]; SSL_CTX *ctx; if (argv[1]) myport = atoi(argv[1]); else myport = 7838; if (argv[2]) lisnum = atoi(argv[2]); else lisnum = 2; /* SSL 庫初始化 */ SSL_library_init(); /* 載入所有 SSL 算法 */ OpenSSL_add_all_algorithms(); /* 載入所有 SSL 錯誤消息 */ SSL_load_error_strings(); /* 以 SSL V2 和 V3 標準兼容方式產生一個 SSL_CTX ，即 SSL Content Text */ ctx = SSL_CTX_new(SSLv23_server_method()); /* 也可以用 SSLv2_server_method() 或 SSLv3_server_method() 單獨表示 V2 或 V3標準 */ if (ctx == NULL) { ERR_print_errors_fp(stdout); exit(1); } /* 載入用戶的數字證書， 此證書用來發送給客戶端。 證書裏包含有公鑰 */ if (SSL_CTX_use_certificate_file(ctx, argv[3], SSL_FILETYPE_PEM) <= 0) { ERR_print_errors_fp(stdout); exit(1); } /* 載入用戶私鑰 */ if (SSL_CTX_use_PrivateKey_file(ctx, argv[4], SSL_FILETYPE_PEM) <= 0){ ERR_print_errors_fp(stdout); exit(1); } /* 檢查用戶私鑰是否正確 */ if (!SSL_CTX_check_private_key(ctx)) { ERR_print_errors_fp(stdout); exit(1); } /* 開啟一個 socket 監聽 */ if ((sockfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) { perror("socket"); exit(1); } else printf("socket created\n"); bzero(&my_addr, sizeof(my_addr)); my_addr.sin_family = PF_INET; my_addr.sin_port = htons(myport); my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; if (bind(sockfd, (struct sockaddr *) &my_addr, sizeof(struct sockaddr)) == -1) { perror("bind"); exit(1); } else printf("binded\n"); if (listen(sockfd, lisnum) == -1) { perror("listen"); exit(1); } else printf("begin listen\n"); while (1) { SSL *ssl; len = sizeof(struct sockaddr); /* 等待客戶端連上來 */ if ((new_fd = accept(sockfd, (struct sockaddr *) &their_addr, &len)) == -1) { perror("accept"); exit(errno); } else printf("server: got connection from %s, port %d, socket %d\n", inet_ntoa(their_addr.sin_addr), ntohs(their_addr.sin_port), new_fd); /* 基於 ctx 產生一個新的 SSL */ ssl = SSL_new(ctx); /* 將連接用戶的 socket 加入到 SSL */ SSL_set_fd(ssl, new_fd); /* 建立 SSL 連接 */ if (SSL_accept(ssl) == -1) { perror("accept"); close(new_fd); break; } /* 開始處理每個新連接上的數據收發 */ bzero(buf, MAXBUF + 1); strcpy(buf, "server->client"); /* 發消息給客戶端 */ len = SSL_write(ssl, buf, strlen(buf)); if (len <= 0) { printf ("消息‘%s‘發送失敗！錯誤代碼是%d，錯誤信息是‘%s‘\n", buf, errno, strerror(errno)); goto finish; } else printf("消息‘%s‘發送成功，共發送了%d個字節！\n", buf, len); bzero(buf, MAXBUF + 1); /* 接收客戶端的消息 */ len = SSL_read(ssl, buf, MAXBUF); if (len > 0) printf("接收消息成功:‘%s‘，共%d個字節的數據\n", buf, len); else printf ("消息接收失敗！錯誤代碼是%d，錯誤信息是‘%s‘\n", errno, strerror(errno)); /* 處理每個新連接上的數據收發結束 */ finish: /* 關閉 SSL 連接 */ SSL_shutdown(ssl); /* 釋放 SSL */ SSL_free(ssl); /* 關閉 socket */ close(new_fd); } /* 關閉監聽的 socket */ close(sockfd); /* 釋放 CTX */ SSL_CTX_free(ctx); return 0; }
- 客戶端代碼
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <sys/socket.h>
#include <resolv.h>
#include <stdlib.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include <openssl/ssl.h>
#include <openssl/err.h>
#include <openssl/evp.h>
#define MAXBUF 1024
void ShowCerts(SSL * ssl)
{
X509 *cert;
char *line;
cert = SSL_get_peer_certificate(ssl);
if (cert != NULL) {
printf("數字證書信息:\n");
line = X509_NAME_oneline(X509_get_subject_name(cert), 0, 0);
printf("證書: %s\n", line);
free(line);
line = X509_NAME_oneline(X509_get_issuer_name(cert), 0, 0);
printf("頒發者: %s\n", line);
free(line);
X509_free(cert);
} else
printf("無證書信息！\n");
}
int main(int argc, char **argv)
{
int sockfd, len;
struct sockaddr_in dest;
char buffer[MAXBUF + 1];
SSL_CTX *ctx;
SSL *ssl;
if (argc != 3) {
printf("參數格式錯誤！正確用法如下：\n\t\t%s IP地址 端口\n\t比如:\t%s 127.0.0.1 80\n此程序用來從某個"
"IP 地址的服務器某個端口接收最多 MAXBUF 個字節的消息",
argv[0], argv[0]);
exit(0);
}
/* SSL 庫初始化，參看 ssl-server.c 代碼 */
SSL_library_init();
OpenSSL_add_all_algorithms();
SSL_load_error_strings();
ctx = SSL_CTX_new(SSLv23_client_method());
if (ctx == NULL) {
ERR_print_errors_fp(stdout);
exit(1);
}
/* 創建一個 socket 用於 tcp 通信 */
if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0) {
perror("Socket");
exit(errno);
}
printf("socket created\n");
/* 初始化服務器端（對方）的地址和端口信息 */
bzero(&dest, sizeof(dest));
dest.sin_family = AF_INET;
dest.sin_port = htons(atoi(argv[2]));
if (inet_aton(argv[1], (struct in_addr *) &dest.sin_addr.s_addr) == 0) {
perror(argv[1]);
exit(errno);
}
printf("address created\n");
/* 連接服務器 */
if (connect(sockfd, (struct sockaddr *) &dest, sizeof(dest)) != 0) {
perror("Connect ");
exit(errno);
}
printf("server connected\n");
/* 基於 ctx 產生一個新的 SSL */
ssl = SSL_new(ctx);
SSL_set_fd(ssl, sockfd);
/* 建立 SSL 連接 */
if (SSL_connect(ssl) == -1)
ERR_print_errors_fp(stderr);
else {
printf("Connected with %s encryption\n", SSL_get_cipher(ssl));
ShowCerts(ssl);
}
/* 接收對方發過來的消息，最多接收 MAXBUF 個字節 */
bzero(buffer, MAXBUF + 1);
/* 接收服務器來的消息 */
len = SSL_read(ssl, buffer, MAXBUF);
if (len > 0)
printf("接收消息成功:‘%s‘，共%d個字節的數據\n",
buffer, len);
else {
printf
("消息接收失敗！錯誤代碼是%d，錯誤信息是‘%s‘\n",
errno, strerror(errno));
goto finish;
}
bzero(buffer, MAXBUF + 1);
strcpy(buffer, "from client->server");
/* 發消息給服務器 */
len = SSL_write(ssl, buffer, strlen(buffer));
if (len < 0)
printf
("消息‘%s‘發送失敗！錯誤代碼是%d，錯誤信息是‘%s‘\n",
buffer, errno, strerror(errno));
else
printf("消息‘%s‘發送成功，共發送了%d個字節！\n",
buffer, len);
finish:
/* 關閉連接 */
SSL_shutdown(ssl);
SSL_free(ssl);
close(sockfd);
SSL_CTX_free(ctx);
return 0;
} 編譯運行指令
- 使用
gcc -o server server.c -I /usr/local/ssl/include -L/usr/local/ssl/lib -lssl -lcrypto -ldl -lpthread編譯server.c。 - 使用
gcc -o telent telent.c -I /usr/local/ssl/include -L/usr/local/ssl/lib -lssl -lcrypto -ldl -lpthread - 使用
openssl genrsa -out privkey.pem 1024 openssl req -new -x509 -key privkey.pem -out CAcert.pem -days 1095來生產私鑰和證書。 - 使用
./server 5203 1 CAcert.pem privkey.pem ./telent 127.0.0.1 5203來運行。 - 生成的私鑰和證書如圖：
2018-2019-1-20165221&20165225 《信息安全系統設計》實驗五：通訊協議設計